计算机辅助设计概述

机械CAD/CAM原理及应用主编：边培莹副主编：赵文忠刘建养党会学西安文理学院第1章CAD/CAM概述第2章计算机辅助设计（CAD）第3章计算机辅助工程分析（CAE）目录第4章计算机辅助工艺规程设计（CAPP）第5章计算机辅助制造（CAM）第6章CAD/CAM技术的集成与发展CAD/CAM概述第1章计算机技术、信息技术融合传统机械设计与制造机械CAD/CAM1.1CAD/CAM基本知识西安文理学院传统的制造过程：产品从市场需求分析开始，经过产品设计、工程分析、工艺设计、加工装配、

产品物流等环节，最后形成用户所需要的产品。CAD/CAM环境下：计算机为工具，辅助进行产品设计，工程分析、工艺设计、生产制造等各阶段工作。1.1.1CAD/CAM基本概念1.CAD(ComputerAidedDesign,CAD)狭义：计算机为工具辅助人们完成产品概念设计、工程绘图、技术要求等操作。广义：广义的CAD包括设计与分析两个方面。2.CAE（ComputerAidedEngineering,CAE）是以计算机为辅助工具，进行复杂产品结构强度、刚度、稳定性、动力响应、传热、工作场等力学分析及结构性能优化的一种数值分析方法。3.CAPP（ComputerAidedProcessPlanning,CAPP）利用计算机辅助确定产品加工方法的选择和工艺过程的设计，输出零件的工艺路线和工序内容等工艺性文件。4.CAM（ComputerAidedManufacturing,CAM）的定义有狭义的和广义之分。狭义：指计算机辅助数控编程，包括刀具路径规划、刀具轨迹仿真、NC代码生成等。广义：利用计算机辅助完成从生产准备到产品制造整个过程的活动。

CAD/CAPP/CAE/CAM“4C”技术CIMS注意：CAD/CAM是一项发展中的技术，如计算机辅助订货（ComputerAidedOrder,CAO）；计算机辅助装配工艺设计（ComputerAidedAssemblyPlanning,CAAPP）；计算机辅助质量管理（ComputerAidedQualitySystem，CAQ）等。1.1.2CAD/CAM的功能与任务1.CAD/CAM系统的基本功能（1）图形显示功能

（2）输入输出功能

（3）存储功能

（4）人机交互功能

2.CAD/CAM系统的主要任务几何造型计算分析工程绘图特征造型结构分析优化设计工艺规程设计NC自动编程模拟仿真工程数据管理1.1.2CAD/CAM的功能与任务1.2CAD/CAM的发展历史1.2.1CAD/CAM技术的产生20世纪60年代1946年美国11962年美国351952年美国2“人机对话图形通讯系统”小型计算机出现”20世纪60年代4“CAD/CAM技术出现”20世纪80年代6“第一台计算机诞生”20世纪80年代7“第一台数控铣床”“提出DNC系统”“CAD软件问世”1.2.2CAD/CAM技术步入发展输入输出设备出现图形编辑功能完善数据接口支持CAD/CAM初步集成1.2.3我国CAD/CAM的发展现状第一汽车制造厂和第二汽车制造厂、天津内燃机研究所完成的“建立汽车计算机辅助设计和辅助制造系统”；洛阳拖拉机厂开发的轮式拖拉机的计算机辅助设计系统；杭州汽轮机厂着力打通推广CAD/CAM系统。典型自主版权软件：设计类有华中科技大学的开目CAD、KMCAPP，凯图CAD；北京航空航天大学的CAXA软件、PANDA软件；清华大学和华中理工大学共同研制的CADMIS系统实现了参数化特征造型、曲面造型、数控加工、有限元分析的集成。在数控方面，南京航空航天大学的超人CAD/CAM和华中理工大学的GHNC均实现了复杂曲面的造型和数控代码的自动生成。工程数据库方面有华中科技大学的GHEDBMS和浙江大学的OSCAR。1.3CAD/CAM的支撑环境CAD/CAM主要组成：人+硬件+软件1.3.1CAD/CAM的硬件1.CAD/CAM对硬件的主要要求：①强大的人机交互功能②强大的外存储容量③良好的联网通讯功能2.系统造型及配置应考虑：①企业特点、规模、目标、发展趋势等确定配置②从整个产品设计制造周期中各阶段要求出发③还应考虑有效使用管理并使其发挥作用（1）主机组成：CPU+内存+主板（2）内存储器分类：RAM、ROM、Cache（3）外存储器类别：硬盘、软盘、闪盘、光盘、磁盘（4）输入设备类别：键盘、鼠标、数字化仪、扫描仪、数码相机、触摸屏、语音输入设备、数据手套等（5）输出设备类别：显示器、打印机、绘图仪等（6）网络设备类别：服务器、电缆、网卡、调制解调器、集线器、中继器、路由器、网桥和网关等3.CAD/CAM主要硬件设备：1.3.1CAD/CAM的硬件常用硬件网络拓扑结构图1总线型2星型3环形结构4网状结构5混合型1.3.2CAD/CAM的软件软件：各种程序及其相关资料和数据程序：指挥硬件工作的指令集合软件分类：系统软件、支撑软件、应用软件常用操作系统：DOS、Unix、Linux常用窗口系统：Windows计算机编程语言：VisualC++、VisualBasic、Java等网络通讯及其管理软件：MAP、TOP、TCP／IP等协议1.系统软件系统软件主要包括操作系统/窗口系统、编程语言、网络通讯及其管理三大部分。操作系统任务：①管理内存中的数据和指令②执行对作业和进程的控制，完成运算和操作③管理外存设备上的文件系统④管理外围设备，进行设备间的信息交换1.3.2CAD/CAM的软件2.支撑软件①支撑软件是支撑用户进行CAD/CAM工作的通用性软件。②支撑软件划分为基本图形资源与自动绘图、几何造型、工程分析与计算、仿真与模拟、专用设备控制程序生成、集成与管理等6大部分。常用CAD/CAM支撑软件：AutoCAD/Inventor、CREO(Pro/E)、UGⅡ、SolidWorks、SolidEdge、MasterCAMetc.1.3.2CAD/CAM的软件3.应用软件①应用软件是用用户为解决策类实际问题而自行开发或委托开发的程序系统